آشنایی با آزمایش التراسونیک بتن و کاربردهای آن

سرعت پالس التراسونیک (UPV) یک روش غیر مخرب مؤثر برای کنترل کیفیت مواد بتنی و شناسایی آسیب در اجزای سازه ای است. روش های UPV به طور مرسوم برای کنترل کیفیت مصالح و عموماً مصالح همگن مانند فلزات و اتصالات جوشی است. با پیشرفت اخیر در تکنولوژی مبدل ها، آزمایش التراسونیک بتن به طور گسترده برای مصالح بتنی انجام می شود. آزمایش التراسونیک بتن یک راه مؤثر برای ارزیابی کیفیت و یکنواختی و تخمین عمق ترک است. روش این آزمون با عنوان روش آزمون استاندارد برای سرعت پالس درون بتن استاندارد شده است. در شکل 1 نمونه‌ ای از آزمایش التراسونیک بتن نشان داده شده است.

شکل 1 . آزمایش التراسونیک بتن

آزمایش التراسونیک چگونه کار می کند؟

در آزمایش التراسونیک بتن زمان عبور امواج صوتی در یک محیط اندازه گیری و سپس با خواص کششی و تراکم مصالح ارتباط داده می شود. زمان عبور امواج التراسونیک، شرایط داخلی ناحیه مورد آزمایش را نشان می دهد. به طور کلی، برای یک مسیر مشخص، زمان عبور بیشتر نشان دهنده بتنی با کیفیت پایین و نواقص است، در حالی که زمان عبور کمتر نشان دهنده بتن با کیفیت و ناهنجاری کمتر می باشد. هنگامی که موج التراسونیک درون ناحیه آزمایش گسترش می یابد، موج در مرز ناهنجاری ها منعکس شده و منجر به افزایش زمان عبور می شود. این باعث می گردد که زمان انتقال (موج های پایین تر) در بتن با کیفیت پایین، بیشتر و زمان انتقال (سرعت موج بالاتر) در بتن باکیفیت بالا، کمتر باشد.

از مبدل های مختلفی می توان برای انجام آزمون UPV استفاده نمود. این مبدل ها، شامل انتقال مستقیم، انتقال نیمه مستقیم و انتقال غیرمستقیم (سطحی) است. شکل 1 پیکربندی های مختلف مبدل را بر اساس دسترسی به سطح ناحیه تست نشان می دهد. سرعت التراسونیک در اصل به خواص الاستیک ماده وابسته است و به هندسه تقریباً هیچ وابستگی ندارد. شکل 2 نشان دهنده اثر ناهنجاری ها و نواقص بتن در زمان عبور موج آکوستیک و سرعت مربوطه در طول مسیر می باشد.

شکل 2 . بررسی آزمایش التراسونیک بتن

کوپلنت (تماس بتن-مبدل)

مبدل های UPV باید با سطح بتن کاملا تماس داشته باشند، در غیر این صورت هوای محبوس بین مبدل و بتن ممکن است موجب خطای اندازه گیری (به عنوان مثال اندازه گیری زمان حمل و نقل با دقت پایین) شود. یکی از دلایل این امر، این است که تنها مقدار ناچیزی از انرژی موج در یک تماس ضعیف انتقال می یابد. کوپلنت های مختلف (ماده ای است معمولاً مایع که فرآیند انتقال انرژی فراصوتی از مبدل به قطعه ی مورد آزمون را تسهیل می کند) می توانند برای از بین بردن حباب های هوا و اطمینان از تماس خوب بین بتن و مبدل (مثلا ژله، روغن، صابون مایع و کائولین گلیسرول خمیر) استفاده شوند. توصیه می شود لایه کوپلنت تا حد ممکن نازک در نظر گرفته شود.

پیشنهاد مطالعه : طرح اختلاط بتن بر اساس روش ملی طرح

کاربردهای آزمایش التراسونیک بتن

چندین محقق و مهندس استفاده از آزمایش التراسونیک بتن را در پروژه های مختلف مهندسی مورد مطالعه قرار داده اند، از کاربردهای این آزمایش می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1 . تعیین سرعت پالس

2 .  بررسی کیفیت بتن

3 .  ایجاد همگنی و یکنواختی در بتن

4 .  اندازه گیری عمق ترک سطحی

5 . پیش بینی مقاومت فشاری بتن

پارامترهای مؤثر در آزمایش التراسونیک بتن

برای انجام یک آزمایش التراسونیک بتن قابل اعتماد، سطح بتن باید تمیز و بدون گرد و غبار باشد. برای ایجاد یک اتصال ایده آل بین بتن و مبدل های UPV کوپلنت مناسب مورد نیاز است. از آنجایی که سرعت حرکت موج در فلز بسیار بالاتر از بتن است، باید به میلگرد در بتن توجه ویژه داشت. تفسیر نتایج آزمایش در بتن مسلح دارای میلگرد تقویتی زیاد تا حدودی دشوار است. به طور خلاصه، مسائل زیر باید قبل، حین آزمایش و بعد از انجام آن مورد توجه قرار گیرد :

1 . ویژگی های بتن (اندازه دانه، نوع و محتوا)

2 . تماس مبدل / مصالح کوپلنت

3 . حضور میلگرد

4 . پیکربندی سنسور

پیشنهاد مطالعه : آزمایش مقاومت خمشی بتن

منبع :

ترجمه نوشتاری از سایت fprimec.com توسط مریم گلستانی، از مقالات تحلیلی ترجمه شده توسط گروه آموزشی 808